Oracle逻辑读详解

1.物理读(physical read)

当数据块第一次读取到,就会缓存到buffer cache 中,而第二次读取和修改该数据块时就在内存buffer cache 了 以下是例子:

1.1  第一次读取:

C:"Documents and Settings"Paul Yi>sqlplus "/as sysdba"

SQL*Plus: Release 9.2.0.4.0 - Production on Thu Feb 28 09:32:04 2008

Copyright (c) 1982, 2002, Oracle Corporation.  All rights reserved.

Connected to:
Oracle9i Enterprise Edition Release 9.2.0.4.0 - Production
With the Partitioning, OLAP and Oracle Data Mining options
JServer Release 9.2.0.4.0 - Production

SQL> set autotrace traceonly
SQL> select * from test;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
   0      SELECT STATEMENT ptimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=4 Bytes=8)
   1    0   TABLE ACCESS (FULL) OF 'TEST' (Cost=2 Card=4 Bytes=8)

Statistics
----------------------------------------------------------
        175  recursive calls
          0  db block gets
         24  consistent gets
         9  physical reads             --9个物理读
          0  redo size
        373  bytes sent via SQL*Net to client
        503  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          2  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

1.2  第二次读取

SQL> select * from test;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
   0      SELECT STATEMENT ptimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=4 Bytes=8)
   1    0   TABLE ACCESS (FULL) OF 'TEST' (Cost=2 Card=4 Bytes=8)

Statistics
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
          0  db block gets
          7  consistent gets
          0  physical reads     --没有发生物理读了,直接从buffer cache 中读取了
          0  redo size
        373  bytes sent via SQL*Net to client
        503  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

1.3  数据块被重新读入buffer cache ,这种发生在

如果有新的数据需要被读入Buffer Cache中，而Buffer Cache又没有足够的空闲空间，Oracle就根据LRU算法将LRU链表中LRU端的数据置换出去。当这些数据被再次访问到时，需要重新从磁盘读入。

SQL> alter session set events 'immediate trace name flush_cache';--清空数据缓冲区

Session altered.

SQL> select * from test;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
   0      SELECT STATEMENT ptimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=4 Bytes=8)
   1    0   TABLE ACCESS (FULL) OF 'TEST' (Cost=2 Card=4 Bytes=8)

Statistics
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
          0  db block gets
          7  consistent gets
          6  physical reads   --又重新发生了物理读
          0  redo size
        373  bytes sent via SQL*Net to client
        503  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

2.逻辑读(buffer read)

逻辑读指的就是从（或者视图从）Buffer Cache中读取数据块。按照访问数据块的模式不同，可以分为即时读（Current Read）和一致性读（Consistent Read）。注意：逻辑IO只有逻辑读，没有逻辑写。

• 即时读

即时读即读取数据块当前的最新数据。任何时候在Buffer Cache中都只有一份当前数据块。即时读通常发生在对数据进行修改、删除操作时。这时，进程会给数据加上行级锁，并且标识数据为“脏”数据。

SQL> select * from test for update;

Execution Plan
----------------------------------------------------------
   0      SELECT STATEMENT ptimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=4 Bytes=8)
   1    0   FOR UPDATE
   2    1     TABLE ACCESS (FULL) OF 'TEST' (Cost=2 Card=4 Bytes=8)

Statistics
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
         1  db block gets
         14  consistent gets
          0  physical reads
        252  redo size
        386  bytes sent via SQL*Net to client
        503  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

SQL>

• 一致性读

Oracle是一个多用户系统。当一个会话开始读取数据还未结束读取之前，可能会有其他会话修改它将要读取的数据。如果会话读取到修改后的数据，就会造成数据的不一致。一致性读就是为了保证数据的一致性。在Buffer Cache中的数据块上都会有最后一次修改数据块时的SCN。如果一个事务需要修改数据块中数据，会先在回滚段中保存一份修改前数据和SCN的数据块，然后再更新Buffer Cache中的数据块的数据及其SCN，并标识其为“脏”数据。当其他进程读取数据块时，会先比较数据块上的SCN和自己的SCN。如果数据块上的SCN小于等于进程本身的SCN，则直接读取数据块上的数据；如果数据块上的SCN大于进程本身的SCN，则会从回滚段中找出修改前的数据块读取数据。通常，普通查询都是一致性读。

下面这个例子帮助大家理解一下一致性读：

会话1中：

SQL> select * from test;

ID
        ----------
          1000

SQL> update test set id=2000;

1 row updated.

会话2中:

SQL> set autotrace on
   SQL> select * from test;

ID
       ----------
          1000

Execution Plan
----------------------------------------------------------
   0      SELECT STATEMENT ptimizer=CHOOSE (Cost=2 Card=4 Bytes=8)
   1    0   TABLE ACCESS (FULL) OF 'TEST' (Cost=2 Card=4 Bytes=8)

Statistics
----------------------------------------------------------
          0  recursive calls
          0  db block gets
         9  consistent gets    没有事物做update时 是 7 consistent gets 说明多了2个  consistent gets    这2个是要从回滚段中获取的     
          0  physical reads
         52  redo size
        373  bytes sent via SQL*Net to client
        503  bytes received via SQL*Net from client
          2  SQL*Net roundtrips to/from client
          0  sorts (memory)
          0  sorts (disk)
          1  rows processed

SQL>

Oracle性能调优中，逻辑读是个很重要的度量值，它不仅容易收集，而且能够告诉我们许多关于数据库引擎工作量的信息。逻辑读是在执行SQL语句的时候从高速缓存中读取的块数。

  逻辑读在Oracle调优中有四个好处：

（1）逻辑读是受制于CPU能力的操作，因而，很好的反映了CPU的使用情况。

（2）逻辑读可能导致物理读，因而，通过减少逻辑读的数量，很可能会降低I/O操作次数。

（3）逻辑读是受制于串行的操作，既然经常要考虑多用户负载的优化，最小化逻辑读将有利于避免扩展性问题。

（4）逻辑读的数量可以通过SQL跟踪文件和动态性能视图在SQL语句以及执行计划级别获得。

 下面就来详细的讲述下逻辑读相关的知识，以作为自己学习的一个总结。
     我们都知道,数据块是oracle最基本的读写单位,但用户所需要的数据,并不是整个块,而是块中的行,或列.当用户发出SQL语句时,此语句被解析执行完毕，就开始了数据的抓取阶段,在此阶段,服务器进程会先将行所在的数据块从数据文件中读入buffer cache,这个过程叫做物理读.物理读,每读取一个块,就算一次物理读.当块被送进buffer cache后,并不能立即将块传给用户,因为用户所需要的并不是整个块,而是块中的行.从buffer cache的块中读取行的过程,就是逻辑读.为了完成一次逻辑读,服务器进程先要在hash表中查找块所在的buffer cache  链.找到之后,需要在这个链上加一个cache buffer chains 闩,加闩成功之后,就在这个链中寻找指定的块,并在块上加一个pin锁.并释放cache buffer chains闩.然后就可以访问块中的行了.服务器进程不会将块中所有满足条件的行一次取出,而是根据你的抓取命令,每次取一定数量的行.这些行取出之后,会经由PGA传给客户端用户.行一旦从buffer cache中取出,会话要释放掉在块上所加的PIN.本次逻辑读就算结束.如果还要再抓取块中剩余的行,服务器进程要再次申请获得cache bufffer链闩.再次在块上加PIN.这就算是另外一次逻辑读咯.也就是说,服务器进程每申请一次cache buffer链闩,就是一次逻辑读.而每次逻辑读所读取的行的数量,可以在抓取命令中进行设置.
     逻辑读和Cache buffer chains闩关系密切，TOM曾有文章提到，进程每申请一次Cache buffer chains闩，就是一次逻辑读。但是，逻辑读并不等同于Cache buffer chains闩，每次逻辑读，在9i中至少需要获得两Cache buffer chains闩。逻辑读是指在Hash表中定位块的这个过程。

 下面是我的测试：
 步1：建立测试表：
 create table jj_one(id number(5),name char(40));

 步2：插入100行
 begin
    for i in 1..100 loop
      insert into jj_one values(i,'aaa');
    end loop;
 end;
 /

 或：insert into jj_one select rownum,'aaa' from dba_objects where rownum<=100;

 步3：显示一下表中行的分布
 sid=10 pid=11> select bk,max(id),min(id) from (select dbms_rowid.rowid_block_number(rowid) bk,id from jj_one) group by bk;

         BK    MAX(ID)    MIN(ID)
 ---------- ---------- ----------
      42594         81          1
      42595        100         82

 可以看到，表共占两个块，ID从1到81的行在块42594中，ID从82到100的行在42595中。

 步4：设备批量读取参数为15
 sid=10 pid=11> set arraysize 15
 因为9i或10g中的默认值都是15，如果并没有更改过这个设置，此步也可省去。

 步5：查看1行：
 sid=11 pid=12> set autot trace stat
 sid=11 pid=12> select * from jj_one where id<=1;

 统计信息
 ----------------------------------------------------------
           0  recursive calls
           6  consistent gets
           0  physical reads
         458  bytes sent via SQL*Net to client
         372  bytes received via SQL*Net from client
           2  SQL*Net roundtrips to/from client
           1  rows processed
 （省略无关行）

 逻辑读为6

 步6：查询15行以内：
 sid=11 pid=12> select * from jj_one where id<=2;

 统计信息
 ----------------------------------------------------------
           0  recursive calls
           6  consistent gets
           0  physical reads
         493  bytes sent via SQL*Net to client
         372  bytes received via SQL*Net from client
           2  SQL*Net roundtrips to/from client
           2  rows processed

 在抓取行数小于15的情况下，逻辑读始终为6。

 步7：查询16行以上：
 sid=11 pid=12> select * from jj_one where id<=16;

 已选择16行。

 统计信息
 ----------------------------------------------------------
           0  recursive calls
           7  consistent gets
           0  physical reads
         699  bytes sent via SQL*Net to client
         383  bytes received via SQL*Net from client
           3  SQL*Net roundtrips to/from client
          16  rows processed

 逻辑读已经变成7次。

 注意，在10G中，对块读的算法有改进。以同样的谓词条件，访问同样的行时，第一次访问时的逻辑读要比以后再行访问时多的多。因此，在10G中，同样的命令，多执行几次，这样看到的结果比较全面。

 还有一点，访问15行以内时，为什么会有6次逻辑读？不应该是1次吗？这里，我相信Set autot trace stat命令本身有一定的原因，如果用下面的静态游标：

 sid=10 pid=11> alter session set events '10046 trace name context forever ,level 14';
 会话已更改。

 declare
   type mid is table of jj_one.id%type;
   mid1 mid;
   cursor c is select id from jj_one where id>=1 and id<=15;
 begin
   open c;
   fetch c bulk collect into mid1 limit 15;
   dbms_output.put_line(c%rowcount);
   close c;
 end;
 /

 sid=10 pid=11> alter session set events '10046 trace name context off';
 会话已更改。

 用Tkprof格式化跟踪结果：
 E:/oracle/admin/mytwo/udump>tkprof mytwo_ora_756.trc m3.txt

 查看M3.txt文件：
 call     count       cpu    elapsed       disk      query    current        rows
 ------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ----------  ----------
 Parse        1      0.00       0.00          0          0          0           0
 Execute      1      0.00       0.00          0          0          0           0
 Fetch        1      0.00       0.00          0          3          0          15
 ------- ------  -------- ---------- ---------- ---------- ----------  ----------
 total        3      0.00       0.00          0          3          0          15

 逻辑读只有3次。这3次逻辑读，有一次是针对行所在块的，其余两次是针对段头的。

 实验完毕

 从上面的实验中可以看出，“成批读取”中，批大小的设定，可以影响逻辑读的数量。批大小越大，读相同数量的行，逻辑读就越少。而且服务端和客户端交互的次数也越少，由网络传输的数据也可以减少，下面看一下测试：
 批大小为1：
 sid=11 pid=12> set arraysize 1
 sid=11 pid=12> select * from jj_one;
 已选择100行。
 统计信息
 ----------------------------------------------------------
          54  consistent gets
        7206  bytes sent via SQL*Net to client
         911  bytes received via SQL*Net from client
          51  SQL*Net roundtrips to/from client
         100  rows processed
 批大小为100：
 sid=11 pid=12> set arraysize 100
 sid=11 pid=12> select * from jj_one;
 已选择100行。
 统计信息
 ----------------------------------------------------------
           6  consistent gets
        1277  bytes sent via SQL*Net to client
         372  bytes received via SQL*Net from client
           2  SQL*Net roundtrips to/from client
         100  rows processed

 差别是很明显的，bytes sent via SQL*Net to client的数值，相差了6倍左右。

 但这并不代表将批大小设置的越高，速度就越快，否则，Oracle直接将它设置为一个最大的值，不就行了，干吗还要让我们去自己调节呢！
 行从Buffer cache中读出来后，会先缓存在PGA中（具体是在游标的运行时区），然后再传给客户端。如果批大小过大，在PGA、客户端占用的内存也会增大。而且，如果渐歇性的在网络上传输大量数据，对网络也会有一定影响。下面来观察一下批大小对PGA的影响：
 在会话11中执行如下过程：
 declare
   type mid is table of t1.id%type;
   mid1 mid;
   cursor c is select id from t1;
 begin
   open c;
   loop
     fetch c bulk collect into mid1 limit 5000;
   exit when c%notfound;
   end loop;
   dbms_output.put_line(c%rowcount);
   close c;
 end;
 /

 在另一会话中观察会话11的内存占用情况：
 sid=10 pid=11> @pga   --此脚本下面有说明
 输入 user 的值:  11
 原值    7: and b.sid= &user
 新值    7: and b.sid= 11

   PGA Used  PGA Alloc    PGA Max
 ---------- ---------- ----------
     561508     779492     779492

 然后将会话11中过程的批大小改为1：fetch c bulk collect into mid1 limit 5000; 再试一次

 在另一会话观察会话11的PGA占用情况：
 sid=10 pid=11> @pga
 输入 user 的值:  11
 原值    7: and b.sid= &user
 新值    7: and b.sid= 11

   PGA Used  PGA Alloc    PGA Max
 ---------- ---------- ----------
     184388     250668     250668

 批大小为5000时的内存占用，是批大小为1时的3倍左右。另外，测试表一定要大一些，我的测试表是1000000行，否则不容易看到结果。在10G中，可以得到基本相同的结果。

 PGA.SQL脚本如下：
 --pga_by_process.sql：
 SELECT
 a.pga_used_mem "PGA Used",
 a.pga_alloc_mem "PGA Alloc",
 a.pga_max_mem "PGA Max" 
 FROM v$process a,v$session b
 where a.addr = b.paddr
 and b.sid= &user

http://blog.sina.com.cn/s/blog_6ceed3280100x0om.html